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上周發(fā)的關于并聯(lián)電容的文章,雖然知識點很小,但閱讀量和收藏量都比平時高。說明大家對這個知識點比較感興趣。其實這個實習生問的問題比較多,今天再聊一個問題。
1、一道問題
如下圖所示,先拋出來一道問題:“電源上并聯(lián)10uF和0.1uF,正好是100倍關系。為什么不用1uF和0.1uF呢?”。這個問題比較小眾,面試中標的概率比較小,但實際使用時卻經(jīng)常用到。
2、隱秘的存在
說實話,剛開始聽到這個問題,心里也是一激靈,這么隱秘的問題,居然也被這小伙子發(fā)現(xiàn)了,這小伙看問題的角度也太刁鉆!但不可否認,這確實是一個不錯的問題。
抱著解惑的心態(tài),去網(wǎng)上搜了下,確實有一些關于這個問題的討論。有的從濾波范圍出發(fā),有的從大小電容的高頻和低頻特性出發(fā),有的是從特性阻抗出發(fā),都有道理。
今天我們換個維度:諧振和反諧振點。
3、仿真驗證
為了讓我們的驗證更有說服力,我們使用村田的在線仿真軟件SimSurfing進行驗證。
第一步:先搭個簡單的濾波電路:0.1uF+10uF。
看下這個濾波電路的S21(插入損耗)曲線,如下圖所示。
這個波形,讀過前一篇文章的小伙伴肯定不陌生。不曉得有沒有小伙伴疑問:為啥曲線是這個樣子?
今天我們重點關注里面的諧振點和反諧振點,如下圖所示:
諧振點,這個沒啥說的。每個電容都有自己的諧振頻率,早前的文章都說過。如下圖所示,如果你看不懂,那需要麻煩你再仔細翻看下《用100nf電容濾除72Mhz干擾時鐘信號,這合適么?》
可是,為什么會有反諧振?
當信號的工作頻率出于兩顆電容的諧振頻率之間,在此頻率下,諧振點1對應的電容表現(xiàn)為感性,諧振點2對應的電容表現(xiàn)為容性。這樣,一個感性器件和一個容性器件并聯(lián),就形成了LC并聯(lián)諧振電路。LC電路在某個頻點上發(fā)生諧振,反諧振點就出現(xiàn)了。
搞清楚這個邏輯,我們就可以理解反諧振點出現(xiàn)的原因。
第二步:0.1uF+1uF。
再看下濾波電路的S21曲線。
相比10uF+0.1uF波形,從上圖可以明顯看出:
①諧振點和反諧振點更加聚集;
②S21值(插入損耗)整體(絕對值)偏小。
透過現(xiàn)象看本質:
①諧振點和反諧振點聚集,說明該濾波器(1uF+0.1uF組合)的有效濾波頻段比10uF+0.1uF窄,這并不是我們想要的設計。
②根據(jù)前文的分析,根據(jù)濾波器阻抗失配的原則,在有效濾波頻段范圍內(nèi),S21值越大,濾波效果越好。這樣,10uF+0.1uF組合的S21是優(yōu)于1uF+0.1uF組合。
4、總 結
今天討論的內(nèi)容比較簡單,知識點也比較小。
問題:電源上并聯(lián)10uF和0.1uF,正好是100倍關系。為什么不用1uF和0.1uF呢?
針對該問題,我們進行如下闡述:
①明確了諧振點和反諧振點在S21曲線上對應的位置;
②明確了反諧振點出現(xiàn)的內(nèi)在邏輯;
③對比了兩組參數(shù)的S21曲線的差異點及差異背后的影響。
今天討論的內(nèi)容,并不是說一定要100倍關系(經(jīng)驗值),只是這樣可以更好的濾波范圍拉寬,把S21曲線拉下來。而今天討論的方法只是分析這個問題的其中一個維度,還有其他解釋方法,歡迎留言討論,表達你自己的看法。
怎么樣?一個簡短的問題,給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里,能否晉升到陸地神仙境,一劍開天門,就看你的造化了!
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